分子动态成像实验站包含分子动态成像系统和复合速度成像系统。
分子动态成像系统是具有时间分辨的反应显微谱仪，通过对光与原子分子作用产物中的离子、电子进行高精度、全立体角的符合测量，实现在飞秒时间尺度和原子空间尺度上直接观察单原子单分子反应过程，探索和操纵软X射线特殊环境下单原子单分子内奇异量子规律。
复合速度成像谱仪由超声分子束产生装置、电子速度成像系统、三维离子动量成像系统和真空获取系统构成。由超声分子束产生的分子束或团簇束进入反应腔室，与x-ray自由电子激光或光学激光发生相互作用，产生的电子、离子经由电子、离子光学系统传输至电子、离子成像系统，获取其动量和能量等信息，以此来揭示诸如强场非线性效应、分子激发态的动力学演化过程、纳米等离子体形成和演化动力学过程、光电子衍射等的量子特性。与国际上现有的先进装置相比，现研制的CVMI的一大特点是电子动能动态测量范围从100 eV提升至410eV，为上述相关物理过程研究提供了强大的观测能力。
